一种井下油套管内涂层的单电极电流式检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于防腐涂层检测技术领域，具体涉及一种井下油套管内涂层的单电极电 流式检测方法。
【背景技术】
[0002] 针对高腐蚀油井的碳钢（符合API 5CT规定材质）油套管（油管和套管的简称）， 内涂有机涂层防护技术可以有效地延长套管寿命，已被诸多国内外油田规模采用。内涂层 油套管年应用100万米以上。针对油套管本体内腐蚀、损伤和破漏等问题的测井技术众多， 已形成系列相对成熟的测井方法并在行业内广泛应用，主要有井下电磁测厚、多臂井径和 井温、光学电视成像和超声波成像等类型。
[0003] 油套管内涂层原料主要为改性环氧或环氧酚醛等有机涂料，其原料主要为改性环 氧树脂或环氧酚醛树脂等有机涂料，通过常温、高温固化在内壁形成致密涂层，且厚度较 薄，一般为0. 15~0. 50mm (150~500 μ m)。油井套管下井完井前，在地面可以通过目视、内 窥镜和漏点、绝缘检测仪等方式确定内涂层的存在与否或质量问题，但油套管下井后，往往 在数百米到数千米深，油套管内还存在着完井液、油气水等复杂介质。随井深加大，井内有 一定的温度和压力。此时，要判断和检测油套管是否采用内涂层、内涂层段长及其质量则存 在很大难度。
[0004] 常规井下电磁测厚技术无法对薄层有机涂层产生电磁信号反馈。
[0005] 多臂井径测井系统能检测到油套管内径的变化，但当前最先进的Sondex多臂井 径测井系统对油套管内的径向检测精度最高，也仅为±0. 762mm(±762 μπι)，无法检测出井 下油套管内涂层，而且油套管内壁的结垢、腐蚀产物或蜡等会进一步造成检出精度降低。
[0006] 井温测井主要对油井储层产出流体或上部地层侵入井内流体的流场温度变化判 断，无法检测出油套管内涂层的存在。
[0007] 光学电视成像测井系统受油井内部油套管表面清洁程度、光照度和有限空间仪器 视角的影响，很难准确定性判断是否存在油套管内涂层。
[0008] 超声波成像测井系统虽然可用于套管及固井质量评价的仪器，相关公开资料中的 碳钢套管壁厚径向分辨率最高可达〇. 〇5mm (50 μ m)，但测井和解释程序复杂，成本高，且未 见在油井内涂层油套管检测中应用。
[0009] 常规电阻率测井方法在裸眼井完井中应用较广，主要目的是对不同物性的井下岩 石地层进行层序判断和划分。现有方法无法在碳钢油套管内进行有效的检测，采用内涂层 套管的油井往往在井口以下特定段为无内涂层套管，井底部以上局部段为内涂层套管，准 确检测判断难度大。
[0010] 针对地面内涂层管道或油套管内涂层质量的检测，已有成熟有效的方法，如低压 检漏法、在线电火花检漏法等；对于井下油套管内涂层质量的检测，直到目前尚未见到此类 研究成果或专利发布。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是解决现有技术无法定性检测和定量化检测判断井下油套管内涂 层破损率或破损等级的问题。
[0012] 为此，本发明提供了一种井下油套管内涂层的单电极电流式检测方法，包括如下 步骤：
[0013] 步骤一：井下仪器串准备，所述的井下仪器串包括测井电缆，测井电缆的一端由下 至上依次电连接有磁定位器、正电极、马笼头，测井电缆的最底端连接扶正器，测井电缆的 另外一端电连接有恒压源，恒压源与动力测井系统电连接，动力测井系统与测井电缆电连 接，所述恒压源与接地电极电连接；
[0014] 步骤二：制作内涂层存在破损的油套管，向油套管内充满电解液，并向油套管内下 入一套井下仪器串，井下仪器串的扶正器、磁定位器、正电极、马笼头均位于油套管内，恒压 源、动力测井系统均位于地面上，然后向上匀速上提测井电缆，同时动力测井系统采集恒压 源、正电极、内涂层破损处、电解液与接地电极组成的回路电流；
[0015] 步骤三：改变油套管的油套管内涂层的破损率，动力测井系统采集恒压源、正电 极、内涂层破损处、电解液与接地电极组成的回路电流，油套管内涂层的破损率范围是0~ 100% ；
[0016] 步骤四：改变油套管内的电解液电导率，动力测井系统采集恒压源、正电极、内涂 层破损处、电解液与接地电极组成的回路电流，电解液电导率的范围是0. 〇〇〇ls/m~ls/m ;
[0017] 步骤五：重复步骤三和步骤四，采集电流数据，形成数据组；
[0018] 步骤六：根据数据组绘制油套管内涂层在同一电解液电导率下油套管内涂层破损 率-电流曲线图；
[0019] 步骤七：将一套井下仪器串下入需要检测内涂层破损率的油套管中，取样油套 管中的电解液，并检测电解液的电导率，然后向上匀速上提测井电缆，同时动力测井系统 采集恒压源、正电极、内涂层破损处、电解液与接地电极组成的回路电流和井深，动力测井 系统将采集到的电流进行修正，并转换成步骤六中的同一电解液电导率下的电流，绘制井 深-电流曲线图，与步骤六中的同一电解液电导率下油套管内涂层破损率-电流曲线图对 比，得到需要检测内涂层破损率的油套管的内涂层破损率。
[0020] 所述扶正器和磁定位器之间连接有加重杆。
[0021] 步骤一中所述的正电极和马笼头之间连接有用于检测电解液电导率的电导率电 极。
[0022] 步骤二和步骤七中所述的向上匀速上提测井电缆的速度小于1000m/hr。
[0023] 所述动力测井系统采用SKD3000数控测井地面系统。
[0024] 本发明的有益效果：本发明提供的井下油套管内涂层的单电极电流式检测方法可 在油水井内有油、水等导电介质情况下，通过对采集到的数据进行处理和解释，实现对井下 的油套管内涂层进行准确的定性化判断和定量化判断，具有较好的精确度，测井快速，操作 方便安全，检测成本低。解决在役油水井的油套管内涂层质量评价的问题，填补防腐涂层检 测领域在井下油套管内涂层状况在线检测的空白。测井操作方便、测井时间较短、费用较低 和技术可靠，为跟踪掌握内涂层防腐效果、优化油套管内涂层设计和开展油套管服役寿命 预测评估等提供依据和技术手段。
[0025] 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
【附图说明】
[0026] 图1是井下仪器串下入油套管内的测井示意图。
[0027] 图2是井下油套管内涂层的单电极电流式检测方法的测井原理示意图。
[0028] 附图标记说明：100、扶正器；101、加重杆；102、磁定位器；103、正电极；104、电导 率电极；105、马笼头；106、油套管内涂层；107、油套管；108、内涂层破损处；109、电解液； 110、测井电缆；111、动力测井电缆；112、恒压源；113、接地电极；201、电流计；202、正电极 缆芯电阻；203、接地电极电阻；204、电解液电阻；205、套管涂层电阻。
【具体实施方式】
[0029] 以下是本发明提供的井下油套管内涂层的单电极电流式检测方法的原理：
[0030] 基础数据：油套管107的电导率为7. 4X104s/m(1.35X 10 4Q .m);生产油套 管107内含油地层水或注入水的电导率：在矿化度50g/l(50000ppm)下电导率约8s/ m(80000uS/cm)。即油套管107与地层水电导率相差10000倍，地层水与油套管107相比相 当于绝缘体，正如有机内涂层与良导体相比为绝缘体一样。根据公式
，油井井筒内 一段长L、横截面积S、电导率P 7X的地层水柱的电阻为R7x，通过分析因地层水电阻R7x上产 生电信号的变化信息来判断套管内涂层状况，这是本发明原理基础。
[0031] 采用一正电极103在充满电解液109 (含油地层水）的油套管107井筒中供电，电 源负电极即接地电极113接地。测井过程中，将井筒中正电极103从井底往上匀速上提。
[0032] 若油套管内涂层106完好，因油套管内涂层106对电流完全绝缘，该正电极103端 的外电压将持续地施加在电极区域的井筒高阻电解液109中，整个回路电阻最大，根据欧 姆定律：
流过正电极103的电流最小。